磁性矿物学的历史可以追溯到人类最早的磁性矿物——
磁石,也称为“
磁铁”——
磁铁矿。
中原地区古代发明的磁罗盘就是一个典型的磁性矿物应用实例。随着科学技术的进步,到了19世纪中叶,人们开始认识到岩石中含有磁性矿物的现象,并对其磁学性质进行了深入研究。研究表明,构成岩石的大部分矿物是非磁性的,只有少数如铁、钛的
氧化物、
氢氧化物及
硫化物等能够赋予岩石稳定的剩磁。
磁性矿物学的研究主要建立在铁磁学的基础上,通过对矿物成分、颗粒大小与形状、氧化程度、磁畴结构等因素的观察和研究,探讨矿物的磁学状态及其变化规律。常用的磁学特性参数包括
磁化率、饱和
磁化强度、矫顽力、
居里点等。自然界中常见的磁性矿物主要包括铁钛、铁锰氧化物及氢氧化物、铁的硫化物以及铁、钴、镍、合金等。这些矿物的磁学状态可分为铁磁性、
反铁磁性和铁氧体性等多种类型。其中,铁氧体性的
磁铁矿、
磁赤铁矿表现出较强的磁性。磁性矿物在不同物理、
化学条件下的变化会影响其磁性特征。例如,火成岩中的磁性载体主要是钛磁铁矿和铁
赤铁矿,而月球岩石的磁性则与所含铁及其合金相关。深海
沉积物的主要磁性载体也是钛磁铁矿。陆地
沉积岩的情况更为复杂,因为它们通常由多种岩石的碎屑沉积而成。最新的研究表明,一些大陆和海洋沉积物的主要磁性载体可能是细菌磁铁矿。此外,磁性矿物可以通过自生和
成岩作用形成,但总体上,岩石的稳定剩磁主要来自磁性矿物颗粒。
磁性矿物学的研究方法经过多年发展已经相当成熟。现代技术允许使用光学及电子显微镜来观测磁畴结构,穆斯堡尔谱可用于确定含铁矿物的氧化状态。其他常用的技术还包括电子探针、X射线
衍射和
化学分析等,用于矿物成分的鉴定。磁性矿物学的研究成果不仅对于磁学、古磁学、岩石磁学等领域的基础和应用基础研究至关重要,还在磁性材料的研发和应用中具有广泛应用前景。例如,日常生活中使用的磁盘、
盒式录音磁带等产品的重要原材料之一就是
立方晶系的
磁赤铁矿。